【授業概要】
・テーマ
電場,磁場から電磁誘導,電磁波までの多様な電磁気現象に関する古典物理がテーマです。クーロンの法則,ビオ-サバールの法則,ファラデーの法則などの実験事実から電場と磁場の物理を統一的かつ平易に叙述することによって,古典電磁気学と場の概念の基本を学びます。
・到達目標
多様な電磁気現象を表す古典電磁気学の基本法則を場の概念を用いて記述できるようになり,場と電磁気学の基本法則(マクスウェルの方程式)の物理的意味を理解して簡単な問題を自分で解けるようになることです。
【科目の位置付け】
この授業は,電場と磁場に関する基本法則から電磁波まで,古典電磁気学が扱う物理現象の本質を理解し,理系の専門教育で物理や電磁気に関することを学習する基盤となる力を養います。
【授業計画】
・授業の方法
通常の講義形式で,内容を板書しながら授業を進めます。授業で取り上げる各テーマについては,まとめ,例題と演習問題のプリントを配布します。適宜,レポート課題を出題して授業内容の理解を確認します。
・日程
取り上げる内容の主要なテーマとその順序は,次のとおり(カッコ内は,予定授業回数)です。 講義の進め方とガイダンス(1) はじめに(ベクトルの復習を含む)(1) I 静電場(5) 1 クーロンの法則 3 電気力線とガウスの法則 2 電場 4 電位と保存力の条件 II 電流と磁場(4) 1 電流,オームの法則 3 電流にはたらく力 2 電流がつくる磁場 --- ビオ-サバールの法則 4 アンペールの法則 III 電磁誘導とマクスウェルの方程式(3) 1 電磁誘導に関するファラデーの法則 3 変位電流 2 荷電粒子にはたらく力 --- ローレンツ力 4 マクスウェルの方程式,電磁波 授業のまとめ(試験を含む)(1)
【学習の方法】
・受講のあり方
板書を単に筆写するのではなく,内容を理解するためにまとめた自家用ノートを作成し,問題を自分で解くように努めてください。理解を助けるため,わからないところは積極的に質問してください。
・授業時間外学習へのアドバイス
授業で扱うテーマについて,あらかじめ,選んだテキストに目を通してください。 授業で学んだ事項について,テキストや配布したプリントの演習問題を実際に解いてください。基本概念や法則が身について,授業内容の理解が確実に深まります。プリントの演習問題は略解も配布しますので,活用してください。
【成績の評価】
・基準
電磁気学の基本法則と場の概念の物理的意味を理解し,簡単な問題を解く力を身につけていることが合格の基準です。
・方法
レポート課題(2回)を出題し,期末に筆記試験を行います。基本的には筆記試験(70%),レポート課題(30%)の重みで評点とします。
【テキスト・参考書】
授業は特定のテキストに準拠しません。自分が気に入ったテキストを1冊選んで活用してください。 電磁気学の教科書や参考書は非常にたくさんあります。代表的なテキストを例示すると,次のとおりです。いずれも,この授業で扱うレベルよりも広範囲かつ高度な内容を含んでおり,専門教育でも十分役立ちます。 テキスト: 原 康夫著,「理工系の基礎物理 電磁気学」,学術図書出版社 テキスト: 砂川重信著,「電磁気学 改訂版 -初めて学ぶ人のために-」,培風館 テキスト: 長岡洋介著,「物理入門コース 3,4 電磁気学 I,II」,岩波書店 テキスト: 飯田修一監訳,「バークレー物理学コース 電磁気」,丸善出版
【その他】
・学生へのメッセージ
高校で物理を履修していることを前提とはしません。したがって,誰でも受講可能な授業ですが,単なるリメディアル(補習)目的の授業ではありません。専門教育で物理や電磁気に関することを学ぶ人が知っている必要のある基礎的内容を扱います。最小限に限定しますが,力学に関する知識と微積分を使います。
・オフィス・アワー
金曜日9,10校時。その他,研究室にいれば,質問などには随時応対します。
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